Содержание
- Введение
- Этапы развития технологии производства стекла
- История закаленного стекла
- Первые ветровые стекла
- Появление первого многослойного стекла
- Что такое поливинилбутираль
- Использование PBV для многослойного стекла
- Стандартное безопасное стекло автомобиля Rickenbacker 2 в 1926 году
- Защита на лобовом стекле автомобиля Stutz 1926 года
- Когда Генри Форд начал использовать многослойное безопасное стекло
- Развитие автостекла в 1930-ые годы в США
- Производитель Saint-Gobain и закаленное стекло в Европе
- Автостекло в 1940-1970-х годах и развитие флотационного метода
- Современное развитие автомобильного стекла
- Заключение
- Источники
История автомобильного остекления тесно связана с развитием автомобиля. Стимулом разработки стекол для транспортных средств была защита пассажиров от непогоды, улучшения комфорта при хорошей видимости. С увеличением объема трафика и ускоренной динамикой движения необходимо было ввести правовые нормы. Это сказалось не только на поведении водителя транспортного средства в дорожном движении, но и на технических требованиях к автомобилю. Безопасность пассажиров транспортных средств стала важным аспектом относительно рано. Это означает, что производители стекла должны разрабатывать новые и лучшие методы, чтобы приспособиться к этим требованиям.
- До 1900 года: Чистое, прозрачное, полированное оконное стекло производилось только методом выдувания ртом силой легких человека.
- 1905 год: Бельгийцу Фурко впервые удалось вытянуть лист стекла непосредственно из расплава стекла.
- 1917 год: Американец Колберн разрабатывает еще один процесс машинной вытяжки стекла при поддержке компании Либби-Оуэнса (Libbey Glass Co.)
- 1928 год: Pittsburgh Plate Glass Company разрабатывает и объединяет преимущества процесса Фурко с преимуществами процесса Либби-Оуэнса. За этим последовала разработка процессов непрерывного шлифования больших стеклянных панелей.
- 1958 год: Развитие флоат-метода. Модернизация стекольного производства стала возможной благодаря гениальному изобретению англичанина ПИЛКИНГТОНА в конце 1950-х годов. В основе его изобретения лежала идея направления ленты жидкого стекла по идеально ровной поверхности, металлической ванне. Стекло плавает в виде бесконечной ленты на газовой пленке между металлической ванной из расплавленного олова и поверхностью стекла, направляется через бесконечный охлаждающий канал на роликовой ленте во время фазы затвердевания.
- Современность. Производительность современного завода по производству листового стекла: до 3000 м2/ч. и до 800 т в сутки.
Развитие закаленного стекла, также называемого физическим закаливанием, можно проследить еще в середине 17 века. Первые результаты «закалки» стекла появились примерно в 1660 году. Принц Руперт Рейнский показал королю Карлу II куски стекла под названием «Капли принца Руперта». Эти каплевидные кусочки стекла представляли собой расплавленные капли, которые бросали в ведро с водой, чтобы быстро охладить их. Удар молотком по выпуклому концу не разбивал каплю, но малейшее повреждение хвостовой части каплю немедленно разрушает.
В 1874 году Франсуа Бартелеми Альфред Руайе де ла Басти из Франции разработал закаленное стекло, погрузив расплавленное стекло в теплое масло, запатентовав его в Англии в 1874 году и получившее название «стекло Басти» (12 августа 1874 г., патент № 2783). В 1875 г. немец Фредерик Сименс получает первый патент, разработав прессованное стекло или стекло Сименса, вдавливая горячее стекло в холодную форму. В результате получился более прочный закаленный продукт. Первый патент на весь процесс изготовления закаленного стекла был получен химиком Рудольфом. А. Зайденом в 1927 году (родившийся в 1900 г. в Австрии и иммигрировавший в США в 1935 г).
В 1930-х годах Saint-Gobain во Франции, Triplex в США и Pilkington в Великобритании начали производить закаленное стекло большой площади для стекол автомобилей. В 1930-х годах в Японии также последовательно осуществлялось промышленное производство закаленного стекла. С тех пор в мире началась эпоха массового производства закаленного стекла.
После 1970 года британской компании Triplex удалось закалить стекло толщиной от 0,75 до 1,5 мм в жидкой среде, положив конец истории о том, что физическая закалка не может закалить тонкое стекло, что стало крупным прорывом в технологии производства.
История закаленного стекла в Китае началась в 1955 году, когда Шанхайский стекольный завод Яохуа начал пробное производство, а в 1958 году городской завод закаленного стекла Циньхуандао успешно начал пробное производство. В 1965 году стекольный завод Qinhuangdao Yaohua начал производить закаленное стекло для военной промышленности. В 1970-х годах Лоянский стекольный завод первым представил бельгийское оборудование для закалки. В этот же период было запущено в производство химически закаленное стекло Шэньянского стекольного завода.
Технология закаленного стекла широко популяризируется во всем мире, его используют в автомобилестроении, строительстве, авиации, электронике и т. д., особенно в строительстве и автомобилестроении. Тем не менее однослойное безопасное стекло стало больше использоваться только в качестве задних и боковых окон или в остеклении крыши. Потребность в новых функциях, технический прогресс в производственных вариантах и разработка новых прочных композитных материалов из поливинилбутираля (ПВБ) снова помогли многослойному безопасному стеклу одержать победу в производстве ветровых стекол.
Автомобили с двигателем внутреннего сгорания были впервые произведены в 1890-х годах. Водители первых автомобилей носили очки, чтобы защитить себя от ветра, пыли, насекомых и камней. Однако из-за увеличения количества моторизованных транспортных средств, а также растущих возможных скоростей, возникла проблема, связанная с тем, что водителю мешал ветер и не только. Первым автомобилем с ветровым стеклом был Randolph, выпущенный в 1874 году. Скорей всего исторически это был самый первый автомобиль, оснащенный лобовым стеклом. С другой стороны, нет никаких точных указаний на это первенство. Чуть позже, в 1880 году, появился автомобиль Nouvele, изобретенный Амеде Болле, который также имел ветровое стекло.
Первый патент на ветрозащиту (ветровое стекло для автомобиля) был подан в 1892 году некоей мадемуазель Думайру как «объект туалета». Тогда ветрозащита – это скорее модный предмет, аксессуар, который улучшит внешний вид вашего автомобиля и не будет портить прическу во время прогулок.
В газете Le Radical была опубликована реклама, восхваляющая этот предмет: «Ветровое стекло — одно из самых красивых предметов украшения, которое может носить элегантная женщина… Без ВЕТРОВОГО СТЕКЛА невозможно ездить в машине на море».
Успех «ветрозащиты» был таков, что она стала все чаще встречаться на автомобилях. Со временем прозрачное лобовое стекло для защиты стало стандартной частью оборудования автомобиля. Правда, для этого автомобиль прошел не такой уж и быстрый путь.
Первые лобовые стекла были сделаны из двухсекционного бытового листового стекла и представляли собой горизонтально разделенную конструкцию. Горизонтально разделенная конструкция позволяла водителю опустить лобовое стекло, чтобы продолжить движение, когда его поверхность становилась слишком грязной, чтобы можно было видеть. Тем не менее, несмотря на прогресс в защите водителя и пассажиров от всего, от чего защищает ветровое стекло, очень скоро была осознана и большая опасность от того типа стекол, которые использовались в те годы.
Такие ветровые стекла приобрели дурную славу из-за того, что в результате аварии они разбились на тысячу осколков, ранив пассажиров, пешеходов и автомобилистов, что также стало провоцировать многочисленные судебные процессы. Поэтому, когда появились первые закрытые автомобили с окнами на все четыре стороны, многие боялись садиться в них.
К 1909 году компания Oakland (которая превратилась в Pontiac) начала поставлять модель Oakland Four с лобовым стеклом в качестве стандартного оборудования, а четыре года спустя модель Chevrolet 1913 года (Chevrolet Series C Classic Six) был также оснащен передним остеклением. У других автомобилей были ветровые стекла, но они предлагались скорее как опция. Oldsmobile сделал ветровые стекла стандартными для всех своих автомобилей в 1915 году.
В 1908 году Форд рекламировал свою модель Ford Т за 850 долларов — если только водитель не хотел причудливых дополнений, таких как ветровое стекло, спидометр и фары, оборудование, которое повышало цену еще на 100 долларов. Однако в 1915 году Oldsmobile первым предлагал крышу и ветровое стекло в качестве стандартного оборудования для всех своих моделей.
Многослойное ветровое стекло — одно из изобретений, которое спасло больше всего жизней и травм на дороге. И было случайно обнаружено в 1903 году, когда французский изобретатель Эдуард Бенедиктус уронил на пол стеклянную колбу, которая при этом не разбилась на тысячу осколков. Эта колба содержало нитрат целлюлозы, и сухая пленка, оставшаяся на стекле, скрепляла осколки, когда оно разбилось. Вот как он сам рассказывал об этом случае в 1930 году:
«Обстоятельства, в которых было изобретено мною триплексное стекло весьма причудливо. Когда я прибирался в своей химической и физической лаборатории, в 1903 году, я поменял некоторые банки местами, у меня из рук вырвалась бутылка и упал на пол с высоты комнаты.
Эту бутылку, вместимостью около литра, я подобрал вроде бы целой, при этом внутри как богемский хрусталь, в звездчатых трещинах, но очень прочной во всех своих частях, что является фактом внутренней энергетической опоры.
В этом флаконе был следующий раствор:
- Алкоголь, эфир — 500 гр
- Ацетон — 15 гр
- Амилацетат — 15 гр
- Тринитроцеллюлоза — 8 гр
эти растворители испарились за пятнадцать лет, выложив внутреннюю часть бутылки слоем целлулоидной эмали высокой прочности. Сохранность осколков была такой, что в момент удара ни один осколок стекла, ни маленький, ни средний, ни большой, не оторвался от бутылки и не хотел этого делать.
Я воспринял эту ситуацию с первого взгляда, стараясь ничего не забыть об этом любопытном наблюдении; затем, долго рассматривая бутылку со всех сторон, я поставил на нее следующую этикетку: «Ноябрь 1903 года; эта бутылка упала с высоты 3,5 метра и была поднята мною в том состоянии, в котором сейчас».
Я поставил бутылку на полку и больше не думал о ней до того дня, когда мое внимание
привлечены двумя авариями, вызванными разбитыми стеклами в автомобилях. У молодой женщины было перерезано горло в такси после удара, стекла сыграли против нее роль острого ножа; затем, несколько недель спустя, в результате другого несчастного случая горло молодой женщины также получило сильные порезы.»
Независимо от Бенедиктуса, в 1905 году Джон Кру Вуд (John Crewe Wood), поверенный из Суиндона, Уилтшир, Англия, запатентовал многослойное стекло для использования в лобовых стеклах. Для скрепления стекол был использован тонкий слой натурального каучука и канадского бальзама. Такие стекла отличались своим желтым оттенком, отличались дороговизной и не очень хорошей прозрачностью. В 1906 году он основал компанию Safety Motor Screen (Safety Motor Screen Company) для производства и продажи своей продукции.
Выдержка из патента (No. 880,898. PATENTED SEPT, 4, 1906. J. C., WOOD,
TRANSPARENT SCREEN):
«Известно, что я, ДЖОН КРЮ Вуд, so licitor, подданный короля Великобритании, проживающий по адресу Бат-роуд, 53, Суиндон, в графстве Уилтс, Англия, изобрел несколько новых и полезных улучшений для транспорта -Transparent Screens (прозрачные экраны), спецификация которых приведена ниже.
Мое изобретение относится к усовершенствованию прозрачных экранов и окна для моторных автомобилей и других транспортных средств, и имеет своей целью предотвращение травм к пассажирам таких автомобилей и транспортных средств через попадающие в них осколки стекла, если случайно такие экраны или окна должны быть разбиты. Осколки разбитого стекла в моем изобретении прилипают к экрану и не отсоединяются.
Также имеются следующие преимущества перед целлулоидными экранами или окнами: это устраняет опасности, вызванной тем же возгоранием.»
Société du Verre Triplex
Эдуард Бенедикт подал в 1909 году патент на двойное стекло с одним слоем нитрата целлюлозы между ними (Французский патент 405881 (зарегистрирован 25 ноября 1909 г.)). В 1911 году он основал Société du Verre Triplex, целью компании было изучение, использование и продажа патентов на изобретения — до 1913 года было еще четыре патента.
Компания Société du Verre Triplex производила около 30 м² многослойного стекла в день, что было немного. Компания существовала, главным образом, за счет продажи своих лицензий за границу. Société du Verre Triplex была поглощена крупным стекольным производителем Saint-Gobain в 1927 году.
Триплекс в Англии
В Великобритании компания Triplex Safety Glass Company Ltd была основана Реджинальдом Дельпешем (1881-1935) в 1912 году для производства многослойных ветровых стекол для автомобилей в Великобритании по французским патентам. Относительно высокая стоимость производства по сравнению с ветровыми стеклами из простого стекла изначально ограничивала спрос, но после начала Первой мировой войны продукт нашел новое широкое применение для противогазов, пуленепробиваемых стекол и для быстрорастущей авиационной промышленности. защитные очки первопроходцев-авиаторов, таких как Бэзил Уотсон, и для ветровых стекол самолетов.
Торговая марка была зарегистрирована в Австралии, а обтекатели и окна из безопасного стекла Triplex были приняты компанией Handley Page Ltd для защиты от непогоды кабин и пассажирских салонов их нового самолета, построенного для пассажирского маршрута Лондон-Париж. К 1924 году компания переехала в Виллесден, а затем в 1927 году приобрела новый завод в Кингс-Нортоне, Бирмингем, при поддержке ссуды от Гест, Кин и Неттлфолдс.
В 1927 году компания Pilkington разработала процесс изготовления тонколистового стекла, особенно подходящего для процесса Triplex, а в 1929 году две фирмы создали совместное предприятие для создания завода Triplex Imperial в Экклстоне, Сент-Хеленс. В 1946 году компания представила новый тип безопасного стекла с использованием винила в качестве слоя ламината между листами закаленного (отожженного) стекла. Компания Pilkington отказалась от бренда Triplex в августе 1993 года. Компания была официально распущена в сентябре 2019 года.
Триплекс в США
В США патент на Triplex нашел широкое применения для произодства многослоного стекла в разных секторах производства. Это компания Ford и ее подразделение Libbey-Owens-Ford, химическая компания Du Pont с Pittsburgh Plate Glass начали производить триплексное стекло. В конце 1920-х годов компания Pittsburgh Plate Glass (PPG) разработала новый способ производства стекла, который помог масштабировать производство.
В 1928 году Pittsburg Plate Glass изобрела собственное многослойное автомобильное стекло Duplate, используя новый процесс. Изобретение Duplate ознаменовало большой прогресс в производстве автомобильных стекол, которые обычно используются в лобовых стеклах. Новый процесс позволил наладить массовое производство автомобильных стекол, снизив стоимость и сделав его более доступным для потребителей. В том же 1928 году Ford начал использовать триплексное стекло в своих автомобилях.
Триплекс во Франции
Во Франции Compagnie Saint-Gobain пыталась навязать продажи и производство собственного закаленное стекла Securit для автомобилестроения и медленнее реагировала на новый процесс распростарения многослонойго стекла.
Под давлением крупных французских групп в конечном итоге в 1927 году компания присоединилась к производству патентованного стекла Triplex, купив компанию Société du Verre Triplex.
Триплекс в Германии
В Германии Фердинанд Кинон добился крупного прорыва в стекольном производстве, когда он приобрел у парижского Société du Verre Triplex права на производство многослойного безопасного стекла, запатентованного годом ранее химиком Эдуардом Бенедиктусом, всего через год после того, как в 1910 году было запатентовано многослойное безопасное стекло.В этом процессе два листа стекла были покрыты один за другим слоем желатина и целлюлозы, затем соединены слоем целлулоида в спиртовой ванне и склеены друг с другом с использованием гидравлического пресса при повышенных температурах.
Для производства этих новых продуктов брат Фердинанда Виктор построил дополнительный завод, который был введен в эксплуатацию в 1913 году. Здесь они начали с производства многослойного стекла для автомобильной промышленности и, прежде всего, пуленепробиваемого бронестекла и цветного многослойного стекла для для танков 1-й мировой войны. Это сделало Фердинанда Кинона и его брата первой компанией в Германии, начавшей массовое производство безопасного стекла после Франции, Англии и США.
После смерти Фердинанда в 1919 году его брат Виктор взял на себя общее управление компанией, приобрел патенты Бенедиктуса для Германии в 1927 году и представил их под торговой маркой Kinonglas. В том же году Kinonglas использовался Ford Germany в Берлине и Horch в Цвикау для ветровых стекол в автомобильной промышленности.
Поливинилбутираль (бутиральвинил), ПВБ, был открыт в середине 1927 года, согласно патенту США № 1,725,362 от 15 августа 1927 года, канадскими химиками Ховардом У. Мэтисоном и Фредериком У. Скирроу, с тех пор используется в качестве ламинированного материала.
Поливинилбутираль (ПВБ) представляет собой прозрачный бесцветный аморфный термопласт — полимерную смолу, полученный реакцией конденсации поливинилового спирта и масляного альдегида (общая молекулярная формула (C 8 H 14 O 2 ) n). Вещество известно своей превосходной гибкостью, пленкообразующими и хорошими адгезионными свойствами, а также выдающейся стойкостью к ультрафиолетовому излучению.
Свойства ПВБ, такие как его растворимость в растворителях и совместимость со связующими и пластификаторами, зависят от степени ацетализации и полимеризации. Увеличение количества бутиральных групп в полимере обычно улучшает водостойкость пленок ПВБ.
Одним из основных применений пленок PVB является безопасное стекло. Из-за хорошей адгезии ПВБ к стеклу большинство осколков разбитого стекла на поверхности пленки ПВБ и, таким образом, предотвращают травмы большими и острыми осколками стекла. Многослойное стекло PVB также обеспечивает улучшенный звуковой барьер, хорошую ударопрочность и почти 100% поглощение УФ-излучения.
Развитие поливинилбутираля (ПВБ) в первую очередь обусловлено автомобильной промышленностью и ее спросом на безопасное стекло. Процесс производства многослойного стекла был налажен в 20-ые годы, но до 1935 года единственным промежуточным слоем, который использовался, был нитрат целлюлозы (пиралиновый слой). Это был единственный прозрачный и достаточно прочный материал, который можно было приклеить к стеклу с помощью натуральной смолы (канадский бальзам). Такое стекло удорожало конечную продукцию и использовалось далеко не на всех автомобилях.
В начале 1930-х годов 5 компаний решили объединить усилия в области исследований и разработок для реализации 6-летней совместной программы по внедрению лучшему промежуточному слою для многослойного автомобильного стекла.
- DuPont,
- Libbey-Owens-Ford Glass Co.,
- Monsanto,
- Pittsburgh Plate Glass (PPG),
- Carbide & Carbon Chemicals Corp. (позже Union Carbide).
Бюджет составил $6 млн на разработку использования промежуточного слоя типа поливинилбутиральной смолы, открытой несколько лет ранее. Ведь технологии использования и производства в промышленном масштабе этого вещества еще не было. Вскоре некоторые компании вышли из программы, и в конечном итоге, DuPont и Monsanto остались двумя оставшимися партнерами по развитию.
Окончательный разработанный продукт — промежуточный слой для стекла, был испытан в 1937 году и имел толщину 0,38 мм. Новый промежуточный слой и многослойное стекло, изготовленное из него, имели улучшенную видимость и сопротивление проникновению (PBV использовали между стеклом толщиной 3 мм).
Оба партнера решили производить и продавать прослойку из PBV отдельно:
- DuPont с заводом в Арлингтоне (Нью-Джерси)
- Monsanto с заводом в Спрингфилде (Массачусетс)
В 1938 году Monsanto начала производство смолы PVB на совместном предприятии с Shawinigan Resins of Canada, что привело к производству промежуточного слоя марки Saflex на соседнем заводе в Спрингфилде, штат Массачусетс. В свою очередь компания DuPont была готова к запуску трех новых продуктов: Teflon®, Nylon® и Butacite® (PVB). Причем все три продукта DuPont можно было использовать только в военных целях до окончания Второй мировой войны. Многослойное стекло использовалось в военных транспортных средствах и самолетах. (Нейлон® использовался в парашютах).
Первое серийное ламинированное лобовое стекло было изготовлено компанией Rickenbacker в 1926 году, через два года после того, как Lincoln оснастил различные полицейские участки моделью автомобиля Police Flyers с 2.5 см пуленепробиваемым стеклом и лобовым стеклом из поликарбоната.
Stutz Motor Company в 1926 году выпустила автомобили со своей конструкцией защитного стекла:
«Stutz 1926 года — защитное стекло в лобовом стекле и во всех других окнах, а также другие средства безопасности. К началу и середине 1920-х годов легковые автомобили двигались достаточно быстро, чтобы причинять травмы при столкновениях. Многие автомобилисты, которые в противном случае могли бы выйти из аварии целыми и невредимыми, были порезаны зазубренными осколками лобового стекла.
Инженеры компании Stutz Motor Car Company решили эту проблему, вставив поперечные провода с интервалом 6,25 см прямо в стекло во время его изготовления. Это «безопасное стекло» использовалось не только в лобовом стекле, но и во всех стеклах моделей автомобилей Stutz с 1926 года.
У Stutz 1926 года были и другие особенности: рама и пружинная конструкция исключали боковое раскачивание; червячная передача снизила центр тяжести и повысила устойчивость; и четыре колесных тормоза увеличили тормозную поверхность. Тема безопасности Stutz помогла компании выйти из минуса и попасть в плюс.»
Есть истории о том, что Генри Форд и некоторые из его ближайших друзей сами пострадали от летящих стекол в авариях. Одним из самых известных и наиболее точно названных исков был «Пейн против Форда» в 1917 году. Мистер Пейн попал в аварию, управляя своим «Фордом», и пытался обвинить компанию и стекло в машине в его последующих травмах. В конечном итоге суд решил, что причиной было безрассудное вождение мистера Пейна, но общественное мнение менялось – возможно, потому, что так много людей продолжали получать травмы от разбитого стекла в автомобильных авариях.
Каковы бы ни были обстоятельства — будь то личный опыт аварий, обсуждение вопросов ответственности с адвокатами и т.д., Форд окончательно убедился, что пришло время сделать автомобильные ветровые стекла лучше. Еще одним толчком к его решению, возможно, послужило то, о чем сообщил писатель Р. Брайан в своей книге 1993 года «Лейтенанты Генри»: в 1918 году Генри Форд увидел искажение в заднем стекле модели Ford T и решил, что ему нужно производить улучшенное стекло.
В любом случае Генри Форду нужно было производить менее дорогое стекло — производство многослойного (ламинированного, типа триплекс) стекла требовало не только очень много времени, но и было очень дорогостоящим. По мере роста спроса на полностью закрытые автомобили цена на стекло продолжала расти почти в три раза. Ford постепенно начал выпускать автомобили с возможностью модернизации различных автомобилей с установленным защитным лобовым стеклом, начиная с 1919 года. К 1926 году защитное лобовое стекло использовалось в каждом автомобиле Ford, который был доступен для покупки.
По этим причинам Форд обратился к Кларенсу Эйвери, механическому «гению» компании, который искал новый способ производства, позволяющий получить более качественное, безопасное и дешевое стекло. Вместе со специалистами из компании Pilkington Кларенс Эйвери в конце 1919 года усовершенствовали новый процесс производства стекла, который позволял получать стекло непрерывным прокатом, к тому же производится на том же заводе Ford River Rouge. Этот завод Форда в River Rouge включал сталелитейный завод, стекольный завод и конвейер по сборке автомобилей. Процесс происходил с помощью заливки расплавленного стекла через ролики на передвижной стол. Затем стол переносил стекло под несколько шлифовальных и полирующих станков, пока изделие не было готово. По крайней мере, изначально завод Форда производил необходимое для нужд завода стекло самостоятельно.
В 1927 году Ford Motor Company начала использовать триплекс в своих автомобилях. Libbey-Owens стала первой компанией, производившей многослойное безопасное автомобильное стекло по патенту Société du Verre Triplex (стекло триплекс), и выиграла контракт на поставку Ford Motor Company ветровых стекол для Model A. В полностраничной рекламе компании Triplex Safety Glass Company рекламировалось: «Новый Ford оснащен лобовым стеклом из триплекса – стекла, которое не разобьется». Libbey-Owens объединилась с Edward Ford Plate Glass Company в 1930 году и образовала Libbey-Owens-Ford Glass Company.
Вот цитата с официального сайта корпорации Ford:
Хотя сегодня безопасность является важнейшим атрибутом автомобиля, так было не всегда. В 1927 году компания Ford Motor Company стала первым производителем, установившим безопасное стекло в качестве стандартного оборудования на все свои автомобили, что привело к другим достижениям в области повышения безопасности транспортных средств.
Тем не менее, в 1926 году Rickenbacker Motor Co. выпускал автомобили с безопасным стеклом в качестве стандартного элемента – Rickenbacker 2 1926 года.
Изменения в производстве лобового стекла продолжались в тридцатых годах. В 1930 году Cadillac выпускался с вертикально разделенным V-образным поворотно-откидным лобовым стеклом. Стороны переднего ветрового стекла соединялись в точке в центре капота. Сейчас в коллекции Смитсоновского института находится ранний антиобледенитель лобового стекла, изготовленный примерно в 1930 году компанией из Иллинойса. Прикрепляемый к лобовому стеклу с помощью присосок подключаемый обогреватель Sinko Windshield Heater предотвращает запотевание стекол.
Реклама Libbey-Owens-Ford 1933 года (единственный поставщик стекла для GM) предупреждала клиентов о том, что всего за 1,50 доллара к ежемесячному платежу за автомобиль они могут получить безопасное стекло, обеспечивающее наилучшую доступную защиту в случае дорожно-транспортных происшествий. Затем в 1934 году появился Chrysler Imperial Airflow CW, первый серийный автомобиль с цельным изогнутым ветровым стеклом. В 1936 году на автомобили GM было введено вертикальное лобовое стекло.
Закаленное стекло начало распространяться на боковые и задние окна автомобилей с 1930-х годов, потому что это было дешевле ламинированного стекла. К тому же начались забастовки и проблемы на заводах по производству стекла.
Проблема пришла к автомобильному стеклу, когда в декабре 1936 года Федерация рабочих по производству листового стекла потребовала повышения заработной платы и закрытия профсоюзного магазина. Когда их требования не были выполнены, около 13 000 забастовщиков поставили производство стекла на колени. В то время Pittsburg Plate Glass и Libbey-Owens-Ford вместе производили 85% автомобильного безопасного стекла. Ford приготовился производить стекло, необходимое для продолжения производства, и GM сообщила, что у них есть месячный запас. Тем не менее, до того, как забастовка была урегулирована (отчасти из-за вмешательства Уолтера Крайслера), на заводах Ford и Pierce-Arrow были уволены тысячи людей.
Статья из газеты «Нью-Йорк Таймс» от 16 декабря 1936 г. (https://www.nytimes.com/1936/12/16/archives/glass-workers-begin-new-sitdown-strike-three-more-libbeyowensford.html)
РАБОЧИЕ СТЕКОЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА НАЧИНАЮТ НОВУЮ СИДЯЧУЮ ЗАБАСТОВКУ; Еще три завода Libbey-Owens-Ford втягиваются, когда переговоры срываются.
ТОЛЕДО, Огайо, среда, 15 декабря (AP). Работники здешних заводов Libbey-Owens-Ford Glass Company, насчитывающих 4300 человек, сегодня утром устроили сидячую забастовку. Одновременно с этим заявил Глен В. Маккейб, президент Федерации производителей плоского стекла.
После прекращения забастовки и возобновления производства в 1937 году использование безопасного стекла в США стало обязательным для всех моделей автомобилей. В 1939 году Либби-Оуэнс-Форд рекламировала новое безопасное листовое стекло, которое было прочнее, безопаснее и гибче. Говорили, что тогда стандартное оборудование на многих моделях не имело искажений и было «безопаснее, потому что оно ламинированное, – чище, потому что оно плоское». Эта реклама также опиралась на то, что сейчас может показаться шаткой наукой. Доктор А. Х. Райан, всемирно известный физиолог, протестировал разделенное плоское многослойное стекло автомобилей Форд и пришел к не очень хорошим выводам – были признаки воздействия искажений на водителей и пассажиров.
Тем временем в Европе с 1930-х годов значение многослойного безопасного стекла в автомобильном остеклении исчезло примерно на 40 лет. Его заменило закаленное безопасное стекло (ESG), которое было более прочным и могло производиться очень быстро и недорого. Однослойное безопасное стекло было представлено компанией Saint-Gobain в 1927 году под названием «Securit».
Австрийский химик Рудольф А. Зайден получил первый патент на полный процесс закалки на однослойное безопасное стекло (ESG) в 1927. Под торговой маркой Securit стекольный завод в Герцогенрате недалеко от Аахена (ныне часть Saint-Gobain) представляет первое в мире одинарное безопасное стекло (ESG). В 1929 производство Securit ESG запущено. Повышение безопасности поражает пассажиров. ESG не разбивается на опасно острые осколки, а буквально рассыпается на мелкие относительно безобидные стеклянные крошки. Поэтому его также называют «стеклянной крошкой». В процессе производства горячее стекло «закаливается» холодным воздухом. Из-за резкого охлаждения стеклянных поверхностей внешняя часть стекла остывает быстрее, чем сердцевина. В стекле образуются сильные внутренние напряжения – создается закаленное стекло, которое обладает более высокой стойкостью к изгибу и ударам, чем обычное стекло.
Заслуга Saint-Gobain в том, что они применили этот принцип к безопасному стеклу для автомобильного остекления. Окно стекла нагревается примерно до 600 °C и резко охлаждается. Различные зоны напряжения делают стекло очень устойчивым к механическим воздействиям (повышенная ударопрочность и прочность на изгиб). Принцип безопасности основан на том свойстве ESG, что в случае повреждения он рассыпается на мелкие стеклянные крошки с тупыми краями и не может причинить серьезных травм. Коммерческое производство началось в начале 1930-х годов. ESG зарекомендовала себя как стандарт автомобильного остекления на протяжении многих лет. В Англии, например, ESG стал обязательным для ветровых стекол с 1932 года.
В Европе ветровые стекла изготавливались из закаленного безопасного стекла вплоть до 1970-х годов. Хотя закаленное безопасное стекло имело то преимущество, что крупные осколки не могли поранить человека, мелкие осколки стекла, типичные для ESG, тем не менее были потенциально опасны и могли повредить глаза пассажиров. С тех пор закаленное безопасное стекло больше не используется на лобовых стеклах, а многослойное стекло не скрепляется целлюлозным материалом.
В сороковые годы производители автомобилей начали использовать большие цельные изогнутые ветровые стекла. Buick Special был первым автомобилем с полным панорамным ветровым стеклом. Tucker 1948 года поставлялся с выдвижными лобовыми стеклами из ламинированного стекла производства Либби Оуэнс Форд (LOF). Используя губчатую резиновую прокладку, ветровые стекла можно было вытолкнуть из автомобиля целиком. Идея заключалась в том, чтобы обеспечить пассажирам безопасный выход из разбитого автомобиля.
В 1959 году производство стекла произвело революцию благодаря процессу Pilkington, также известному как процесс флоат-стекла. Расплавленное стекло равномерно заливают в ванну с жидким металлом, часто оловом, чтобы обеспечить постоянную толщину и сверхгладкую поверхность. Флоат-стекло считается современным стеклом. Флоат-стекло используется как для ламинированного, так и для закаленного стекла. Флоат-стекло становится доступным, улучшая качество оптики стекла (и ветровых стекол), а также цену.
Наградой за разработку, которая стоила 80 миллионов фунтов стерлингов, исходя из сегодняшней покупательной способности, стал производственный процесс, начавший свое всемирное триумфальное шествие и уже в конце 1960-х годов в значительной степени вытеснивший господствовавшие процессы механического волочения по ФУРКО и ЛИББИ-ОУЭНС, применявшийся до этого момента. Сегодня почти 200 флоат-систем по всему миру работают по лицензированному компанией PILKINGTON принципу — суточная производительность соответствует тысячам километров качественного недорогого базового стекла. Эти обстоятельства позволили считать само собой разумеющимся при работе со строительным и автомобильным стеклом, которое сегодня является неотъемлемой частью повседневного комфорта. Новый для того времени продукт — флоат-стекло — первоначально заменил литое зеркальное стекло, которое шлифовалось и полировалось с обеих сторон. С падением эксплуатационных расходов на флоат-системы флоат-процесс вскоре стал интересен для производства листового стекла: преимущества заключались в значительно лучшем качестве продукта по отношению к оптическим факторам, таким как волнистость и включения, которые существенно характеризуют внешний вид и прозрачность торца готовых продуктов. Кроме того, скорость производства может быть увеличена в пять-десять раз. С тех пор было сделано множество других оптимизаций.
Однако флоат-процесс по-прежнему следует принципу, разработанному 40 лет назад: жидкое стекло, выходящее из плавильной печи при температуре 1100 °C, течет через регулируемый узкий канал в ванную для олова, огромный резервуар, заполненный жидким оловом, на который более легкий расплав стекла растекается в ленту с двумя параллельными границами раздела. В показанном выше процессе так называемые верхние ролики обеспечивают переменную толщину стеклянной ленты. Захват еще жидкого края стекла с обеих сторон позволяет производить листовое стекло различной толщины от 1,5 до 12 мм. Оловянная ванна, однако, остается невидимой для зрителя завода. Атмосфера в герметично закрытой ванне с оловом состоит из азотно-водородной смеси, что предотвращает возможное окисление жидкого олова при контакте с кислородом. После флоат-ванны бесконечная стеклянная лента охлаждается в охлаждающем канале, на выходе из которого температура стекла понизилась до комнатной. Сегодня станки для резки с компьютерным управлением разрезают стекло на панели длиной 6 м и шириной 3,21 м, при этом отрезанные боковые полосы сразу же возвращаются в производственный процесс для переработки.
Производство флоат стекла вкратце можно описать следующим образом. При флотационном методе сырье смешивают и плавят в резервуаре, где они дополнительно смешиваются для обеспечения однородности и удаления пузырьков CO2. Затем очищенное расплавленное стекло выдавливается через небольшое отверстие на слой расплавленного олова. Поскольку стекло легче олова, оно плавает, как масло на воде. Когда стекло охлаждается, подъемные ролики удаляют его из оловянного слоя, чтобы его можно было медленно охлаждать дальше. При этом методе нет необходимости в последующей полировке и шлифовке. Примерно четверть всего производимого флоат-стекла идет на производство автомобилей.
В 1966 году, после многочисленных серий испытаний/оценок, толщина поливинилбутиральной пленки была увеличена до 0,76 мм (ПВБ с высокой устойчивостью к проникновению).
Pilkington приобрел Triplex в 1972 году, а затем в 1986 году купил Libby Owens Ford. Pilkington и PPG по сей день остаются ведущими производителями автомобильного и архитектурного стекла.
В настоящее время автомобильные стекла продолжают становиться все более сложными и изощренными. Лобовые стекла больше часто имеют больший наклон, Некоторые обеспечивают повышенную видимость за счет ветрового стекла, которое доходит до крыши над водителем или заходит в бок автомобиля. Современные ветровые стекла могут фильтровать 95-99% ультрафиолетовых лучей. Примерно с 1994 года происходит настоящая «инфляция» новых характеристик автомобильных стекол, включая совершенно новые типы стекол. Гибридная пленка с красителем для поглощения тепла и металлом для защиты от солнечных лучей обеспечивает значительное снижение инфракрасных (ИК) лучей и, как следствие, внутреннего притока тепла.
Первой моделью автомобиля, появившейся на немецком рынке с настоящей инновацией в автомобильном стекле, была Audi A8, поскольку впервые на лобовое стекло в дополнение к композитной пленке была установлена солнцезащитная пленка. Это положило начало новой тенденции в оборудовании, которой последовали другие производители автомобилей. Основная причина – постоянно увеличивающееся количество стеклянных поверхностей на транспортных средствах. Это требует эффективных мер против солнечной радиации, которая иногда воспринимается как очень раздражающая. Для всего модельного ряда автомобили покупатели автомобилей Renault могут выбрать, хотят ли они лобовое стекло с функцией защиты от солнца или просто «обычное» тонированное стекло. Выбор за дополнительную плату. Другие производители транспортных средств теперь также приняли это и предоставили покупателю выбор.
Еще одним шагом к большему комфорту, но также и к безопасности, являются датчики дождя, прикрепленные к окнам, которые, в частности, пытался внедрить Mercedes. Эта функция оборудования теперь также включена в серию почти всеми производителями, по крайней мере, для более качественных моделей автомобилей.
Следующим инновационным продуктом на рынке стало «Темное тонированное» стекло для боковых окон, представленное примерно в 1996 году. Это полностью окрашенное закаленное безопасное стекло (ESG). Это стекло очень темное, поэтому его можно устанавливать в автомобилях только со стороны задних дверей. Сегодня он в основном используется в так называемых минивэнах, таких как VW Sharan, Chrysler Voyager, Renault Esapce и т. д. Но и здесь можно заметить, что они медленно, но верно также используются в лимузинах и универсалах. Тем не менее, солнцезащитный эффект этого стекла довольно скромный, если вы ищете действительно эффективную защиту от солнца для задней части салона, вам не обойтись без эффективной высокотехнологичной солнцезащитной пленки, которая идет в комплекте.
Для дальнейшего повышения безопасности в конце 1999 года было представлено так называемое «улучшенное защитное стекло», которое было доступно в качестве опции для некоторых автомобилей с 2000 года выпуска. К ним относятся пионеры с точки зрения безопасности, S-класс от Mercedes, модели Volvo S 60 и 80, Audi A4 и Peugeot 607. Это стекло состоит из двух тонких листов закаленного безопасного стекла, которые очень прочно удерживаются вместе композитной пленкой, в принципе так же как и со стандартным лобовым стеклом. В дополнение к противовзломному эффекту это стекло также обещает эффективную защиту от ультрафиолета и, прежде всего, очень значительное снижение уровня шума для пассажиров.
Последней инновацией в области стекла является Pilkington Activ®, самоочищающееся стекло, которое действительно можно охарактеризовать как высокотехнологичное. На стеклянную поверхность наносится тончайшее покрытие, обладающее двумя выдающимися свойствами. С одной стороны, он притягивает воду и таким образом гарантирует, что попадающая на него вода образует тонкую пленку на поверхности стекла и больше не прилипает к нему. С другой стороны, химический процесс обеспечивает запуск химической реакции с помощью УФ-излучения, хранящегося в покрытии в течение дня, которое отталкивает частицы грязи, прилипшие к поверхности стекла. Первоначально это стекло будет использоваться в строительном секторе, но производитель изначально оставил открытым вопрос о том, можно ли использовать стекло в автомобилестроении.
Стекло вместе с автомобилем за много лет претерпело множество преобразований и инноваций. Сперва автомобили не оснащались никаким остеклением, к тому же ранние автомобили не развивали больших скоростей, поэтому достаточно было использовать специальные очки. Постепенно, по мере увеличения скоростей автомобилей, также росли потребности и в комфортабельности. Так появились первые лобовые стекла, стационарные крышы и кузова, затем боковые и заднее стекло. Но была другая проблема раннего остекления — такое стекло было опасно, особенно в случае дорожно-транспортных происшествий. Постепенно начали использовать закаленное стекло и многослойное стекло.
Со временем и закаленное стекло перестали использовать в качестве лобового, а многослойное стекло также не скрепляется целлюлозным материалом. С этой целью сегодня используется высокостабильный винил, называемый PVB (поливинилбутираль), для защиты пассажиров современных автомобилей от травм. К первоначальной задаче лобового стекла, которая должна была защищать пассажиров от ветра и грязи, добавился ряд других задач. Вклеив их в каркас кузова, переднее и заднее стекла вносят значительный вклад в жесткость автомобиля на кручение и, следовательно, являются несущими частями кузова.
Однако за нанотехнологиями явно будущее. Оконная пленка с керамическими или кристаллическими частицами может блокировать ИК часть солнечного спектра. Уже есть «умное стекло» с частицами, содержащимися в жидкой суспензии, которое может контролировать количество тепла и света, проходящего через лобовое стекло. GM работает с Carnegie-Mellon и USC над дисплеем Heads-Up, использующим лобовое стекло с датчиками для предоставления данных водителю. Например, в густом тумане лазеры будут давать информацию о краю дороги. Вскоре мы можем увидеть автомобили с датчиками, которые проецируют данные на лобовое стекло, что, возможно, избавит от необходимости использовать спидометр. Хотя стоимость таких приборов по-прежнему непомерно высока, цены, несомненно, будут снижаться по мере дальнейшего технического совершенствования. Есть даже прогнозы, что ветровые стекла Geyser, которые очищаются с помощью частиц нанопыли (сейчас проходят испытания в Италии на Hidra), могут стать более широко доступными в течение следующих пяти лет.
- https://www.utoledo.edu/library/canaday/HTML_findingaids/MSS-066.html
- https://www.cockpitdz.com/post/invention-du-pare-brise-1892
- https://www.streetmusclemag.com/news/the-history-of-auto-glass-i-can-see-clearly-now/
- https://www.mywvhome.com/twenties/libbey.html
- http://www.secondchancegarage.com/public/windshield-history.cfm
- https://car-glass.ca/blog/what-is-auto-glass/
- https://es.wikipedia.org/wiki/Butiral_de_polivinilo
- https://www.glassonweb.com/article/history-pvb-laminated-glass-automotive-luc-moeyersons
- https://www.saflex.com/saflex-guide/basics/saflex-pvb-interlayer
- https://www.mdpi.com/2071-1050/13/16/9073
- https://de.wikipedia.org/wiki/Ferdinand_Kinon
- https://new.societechimiquedefrance.fr/wp-content/uploads/2021/05/a_3_500_000.vfx2_sav.pdf
- https://www.utires.com/articles/the-origin-of-windshields-for-automobiles/
- http://www.schaefer-autoglas.de/history.html
- https://histowiki.com/history/3267/timeline-history-auto-glass-industry/
- https://corporate.ford.com/articles/history/ford-pioneers-auto-safety.html#:~:text=In%201927%20Ford%20Motor%20Company,advancements%20in%20making%20vehicles%20safer
- https://www.carstyling.ru/ru/entry/Engineering_Innovations_TRW_85_Portfolio_by_Robert_M_Moyer/images/14710/
- https://nla.gov.au/nla.obj-148203410/view
- https://fr.wikipedia.org/wiki/Pare-brise#cite_note-4
- https://en.wikipedia.org/wiki/Oakland_Four
- https://www.carstyling.ru/ru/entry/Engineering_Innovations_TRW_85_Portfolio_by_Robert_M_Moyer/
- https://patentimages.storage.googleapis.com/b6/07/c0/5cc0dacdb74913/US830398.pdf
- https://facilityexecutive.com/herculite-tempered-glass-kept-hockey-action-on-ice
- https://archives.saint-gobain.com/ressource/xxe/1931/citroen-adopte-securit-1931
